Timur Saliev a b,Dinara Begimbetova b,Abdul Razak Masoud b,Bakhyt Matkarimov b.
aUniversidade Médica Nacional do Cazaquistão em homenagem a SD Asfendiyarov, Tole Bi Street 94, Almaty, 050000, Cazaquistão
bLaboratório Nacional Astana, Universidade Nazarbayev, 53 Kabanbay batyr Ave., Astana, 010000, Cazaquistão
Abstrato
Relatórios científicos controversos, sensacionais e muitas vezes contraditórios desencadearam debates ativos sobre os efeitos biológicos dos campos eletromagnéticos (CEM) na literatura e nos meios de comunicação de massa nas últimas décadas. Isto poderia levar à confusão e à distração, dificultando subsequentemente o desenvolvimento de uma conclusão unívoca sobre os perigos reais causados pelos CEM nos seres humanos. Por exemplo, existem muitas publicações que indicam que os CEM podem induzir apoptose e quebras de cadeia de DNA nas células. Por outro lado, estes efeitos poderiam ser benéficos, na medida em que poderiam ser eficazmente aproveitados para o tratamento de várias doenças, incluindo o câncer. Esta revisão discute e analisa os resultados de vários estudos in vitro, in vivo e epidemiológicos sobre os efeitos dos CEM não ionizantes em células e órgãos, incluindo as consequências da exposição ao espectro EM de baixas e altas frequências. A ênfase é colocada na análise de dados recentes sobre o papel dos CEM na indução de estresse oxidativo e danos ao DNA. Além disso, tem sido discutido o impacto dos CEM no sistema reprodutivo, bem como a relação entre a radiação EM e o cancro do sangue. Além dos efeitos adversos, destaca-se também o potencial terapêutico dos CEM para uso clínico em diferentes patologias.
Palavras-chave
Campo eletromagnÉtico
Bioefeito
Danos no DNA
Câncer de sangue
Reprodução
Terapia
1 . Introdução
O desenvolvimento intensivo e rápido de dispositivos de comunicação sem fio levou inevitavelmente à preocupação pública sobre as possíveis consequências negativas da exposição a campos eletromagnéticos (CEM) na saúde. As organizações globais e as instituições nacionais de saúde reagiram a esta exigência pública organizando uma série de estudos e criando comissões especiais. Por exemplo, a Agência Internacional de Investigação sobre o Câncer (IARC), uma agência da OMS, foi encarregada de definir a ligação entre a utilização de telefones celulares e o cancro da cabeça/pescoço. Como resultado, a IARC classificou os CEM de radiofrequência como possivelmente cancerígenos para os seres humanos (Grupo 2B).
O conhecimento científico sobre os efeitos biológicos dos CEM tem vindo a acumular-se ao longo das décadas anteriores, incluindo o impacto dos CEM de baixa e alta frequência no corpo humano e os riscos para a saúde associados (Kocaman et al., 2018). O ‘EMF’ ambiental no ambiente humano cobre uma variedade de frequências que vão desde frequências baixas (0–50 Hz) até níveis elevados de 5 GHz (LAN sem fio). Além dos CEM naturais do planeta (campo magnético 0,02–0,07 mT), novas fontes de CEM começaram a surgir no século 20 como resultado da construção de novas redes de fornecimento de eletricidade, que têm sido consideradas como fonte de CEM de frequência extremamente baixa (REFLEX , 2004). A metade do século XX foi caracterizada pelo crescimento da radiodifusão e pelo surgimento de milhares de estações de rádio e TV AM/FM (Fig. 1). A situação tornou-se ainda mais complicada com o rápido desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos sem fios concebidos para fins de comunicação e, especificamente, para telefones celulares, juntamente com a infraestrutura associada. Na verdade, o mercado de telefonia móvel demonstrou um crescimento incrível em todo o mundo nas últimas décadas. O número estimado de utilizadores de telefones celulares em 2019 é de 5,07 mil milhões (dados da Estatista, Inc., EUA).
Atualmente, existe uma gama de frequências de banda GSM (Sistema Global para Comunicações Móveis) utilizadas para aplicações de telecomunicações. Por exemplo, os modos GSM-900 e GSM-1800 são intensamente utilizados na maioria dos países, exceto nas Américas, onde as bandas de 850 MHz e 1900 MHz são muito mais populares. O sistema GSM-900 explora a faixa de frequência de 890–915 MHz para envio e 960 MHz para recebimento de pacotes de informações. O GSM 1800 utiliza frequências de 1.785 MHz e 1.880 MHz para recepção e downlink, respectivamente. O fato é que um usuário de telefone celular está constantemente exposto às radiações do telefone celular, mesmo que a pessoa não use realmente o dispositivo para comunicação. Além disso, o corpo humano está sujeito à exposição perpétua a EM da infraestrutura de telefonia móvel, particularmente das estações base da torre (Levitt e Lai, 2011). O crescimento da tecnologia de redes sem fio, como pontos de acesso de redes locais sem fio (WLAN), incluindo redes Wi-Fi, também pode resultar na exposição à radiação excessiva no diapasão EM de radiofrequência (Fagua et al., 2016; Jurcevic e Malaric , 2016 ; Woelders et al., 2017). Na verdade, descobriu-se que o nível de radiação EM de múltiplas fontes, incluindo o espectro EM de radiofrequência, é elevado em áreas urbanas de diferentes países (Sagar et al., 2018).
Esta revisão discute os resultados de estudos in vitro, in vivo e epidemiológicos sobre os efeitos de campos eletromagnéticos não ionizantes (CEM) em células e órgãos. A ênfase é colocada na análise de relatórios recentes sobre o papel dos CEM na indução de estresse oxidativo e danos ao DNA. O impacto dos CEM no sistema reprodutivo e a relação entre a exposição à radiação EM e o cancro do sangue também foram destacados. Além disso, também são discutidos o potencial terapêutico dos CEM para aplicações biomédicas e as perspectivas futuras.
2 . Análise e metodologia da literatura
A pesquisa bibliográfica foi realizada nas bases de dados Scopus, Google Scholar, PubMed, Web of Sciences (ISI Web of Knowledge), Medline e Wiley Online Library. Publicações disponíveis (em inglês) em periódicos revisados por pares sobre os efeitos biológicos dos CEM não ionizantes foram selecionadas para análise. A seleção dos artigos restringiu-se ao período entre 1990 – 2018 (data de publicação). O foco principal foi nos efeitos induzidos por CEM no DNA , na reprodução e no câncer de sangue. Os estudos sobre o impacto dos CEM em outros órgãos e sistemas foram excluídos da pesquisa bibliográfica. As palavras-chave utilizadas para pesquisa bibliográfica foram: ‘campo eletromagnético’, ‘bioefeito’, ‘dano ao DNA’, ‘câncer no sangue’, ‘leucemia’, ‘reprodução’ e ‘terapia’ (em combinação com ‘campo eletromagnético’) .
Uma análise de 421 trabalhos publicados no período 1990-2018, usando ‘campo eletromagnético’ e ‘danos no DNA’ como palavras-chave, revelou uma tendência de crescimento estável com um pico de publicações em 2016 (32 documentos encontrados) (banco de dados Scopus, Elsevier) . Os 10 principais países em número de publicações nesta área (em ordem decrescente) são: EUA, Itália, China, Alemanha, Japão, França, Reino Unido, Canadá, Índia e Rússia (dados Scopus, Elsevier).
A tendência nas publicações que abordam os efeitos biológicos dos telefones celulares mostrou um padrão de crescimento semelhante (com base na pesquisa por palavras-chave “telefone celular” e “danos no DNA”). O maior número de publicações foi em 2016: 20 documentos encontrados (dados Scopus, Elsevier). A maioria dos artigos eram artigos originais/de pesquisa (63,7%), refletindo assim a demanda pública e científica por tais informações.
3 . Indução de estresse oxidativo e quebras de DNA por campos eletromagnéticos
O estresse oxidativo ocorre se o equilíbrio entre a formação de espécies reativas de oxigênio (ROS) e a capacidade do sistema antioxidante de neutralizá-las for perturbado. Os principais tipos de ERO nos organismos vivos são o radical hidroxila e o superóxido. Eles desempenham um papel crucial em várias reações biológicas, mas sua superprodução descontrolada pode levar a danos no DNA , como quebras e ligações cruzadas de fita simples/dupla (Menon et al., 2013 ; Uzunboy et al., 2016 ; Wells et al., 2015). ; Xu et al., 2016). Em geral, o estresse oxidativo pode ser desencadeado por diferentes fatores internos ou externos, incluindo radiação gama ou UV, que se acredita serem responsáveis pela indução da formação de radicais livres e oxidação molecular (de Oliveira et al., 2013 ; Kovacs e Keresztes, 2002 ; Mendling e Haller, 1977).
Nas últimas décadas, foi revelado que CEM em frequências extremamente baixas são capazes de aumentar a produção de radicais livres, incluindo radicais livres hidroxila, que podem causar quebras na fita dupla do DNA (Anderson, 1993; Buldak et al., 2012 ) . ; Consales et al., 2012 ; Du et al., 2008 ; Esmaeili et al., 2017 ; Giorgi et al., 2011 ; Jouni et al., 2012 ; Koyu et al., 2009 ; Tkalec et al., 2007 ; Yokus e outros, 2005 ). Os resultados dos estudos in vivo e in vitro sobre o papel dos CEM na indução de danos no DNA e no estresse oxidativo estão resumidos na Tabela 1 .
Lai et al. relataram que a exposição de células cerebrais de ratos a um campo magnético de 60 Hz induziu quebras de ligações simples e duplas do DNA (Lai e Singh, 1997). Neste estudo, o uso de captadores de radicais livres evitou danos ao DNA, apoiando assim a hipótese de um papel ativo dos radicais livres nos processos induzidos por CEM. Em um estudo semelhante conduzido por Gao et al., oxidantes naturais, catequina e epicatequina , mostraram capacidade de proteger o cérebro dos animais do estresse oxidativo induzido por CEM de frequência extremamente baixa (50 Hz) (Gao et al., 2017).
Em outro trabalho, Mihai et al. demonstraram que EMF de frequência extremamente baixa são capazes de induzir quebras na cadeia de DNA em células humanas normais (Mihai et al., 2014). Células Vero normais humanas foram irradiadas por EMF de frequência extremamente baixa (100 Hz, 5,6 mT). Usando o ensaio cometa e a análise do ciclo celular , um elevado número de células com DNA danificado (aumento do comprimento da cauda) foi identificado em comparação com células não expostas do grupo controle. Os dados da análise do ciclo celular demonstraram um aumento na frequência de células na fase S, indicando quebras na cadeia simples do DNA. Mihai et al. levantaram a hipótese de que o mecanismo subjacente à indução de danos detectados no DNA é a produção de ERO induzida por EMF.
Edal et al. investigaram o potencial genotóxico e citotóxico de CEM de frequência extremamente baixa (50 Hz) (Erdal et al., 2007). Os resultados da aberração cromossômica e dos testes de micronúcleo das células da medula óssea da tíbia de ratos Wistar mostraram que os CEM não causaram aberração cromossômica. No entanto, o índice mitótico (porcentagem de células submetidas à mitose) foi significativamente maior no grupo exposto à exposição EM de longo prazo (45 dias) em comparação com o de curto prazo (4 h). Duan e colegas estudaram uma genotoxicidade potencial de EMF de frequência extremamente baixa de 50 Hz e EMF de radiofrequência de 1800 MHz na linhagem celular GC-2 derivada de espermatócitos de camundongos (Duan et al., 2015). Os resultados mostraram um aumento significativo nas quebras da cadeia de DNA nas células expostas a campos eletromagnéticos de frequência extremamente baixa. Ao mesmo tempo, os pesquisadores relataram que a exposição a CEM de radiofrequência levou a um aumento significativo do dano oxidativo à base do DNA (SAR 4 W/kg). Pelo contrário, a radiação EMF de frequência extremamente baixa não foi capaz de produzir resultados semelhantes. Indica que ambos os tipos de frequências EM são potencialmente genotóxicos em intensidades relativamente altas.
De referir que a radiofrequência de 1800 MHz está associada às telecomunicações móveis (norma GSM) e é amplamente utilizada em todo o mundo. Nos Estados Unidos, a Comissão Federal de Comunicações (FCC) definiu o nível da taxa de absorção específica (SAR) em um máximo de 1,6 W de energia absorvida por quilograma de peso corporal (W/kg). Ao mesmo tempo, o Comité Europeu de Normalização Eletrotécnica (CENELEC, UE) seguiu os padrões estabelecidos pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) para telefones celulares, onde a SAR é limitada a 2 W/kg (IEC 62209–1).
Em contraste com os relatórios sobre os efeitos prejudiciais dos CEM de baixa frequência, Feng et al. demonstraram uma capacidade benéfica de EMF de frequência extremamente baixa (frequência 50 Hz) para proteger as células da apoptose (“morte celular programada”) induzida pela estaurosporina , antibiótico natural (Feng et al., 2016). Observou-se que o EMF desencadeia a liberação de ERO mitocondriais e consequente ativação da via de sinalização Akt , que é essencial para a ação antiapoptótica.
Numa série de estudos, também foi demonstrado que CEM de frequência extremamente baixa podem alterar funções celulares vitais, como a regulação de proteínas e o ciclo celular. Luukonen et al. mostraram que a exposição de células de neuroblastoma SH-SY5Y humano a EMF de frequência extremamente baixa levou a uma diminuição no nível de proteína p21 (após tratamento com menadiona) (Luukkonen et al., 2017 ). Sabe-se que a expressão de p21 está associada a baixa taxa de sobrevivência e resistência à quimio. Além disso, também foi detectado um aumento no número de células na fase G1 e uma diminuição do número de células na fase S após o tratamento com menadiona e exposição a CEM (Luukkonen et al., 2017). Em outro estudo, a menadiona também foi empregada como cofator de dano ao DNA para investigar o efeito genotóxico de CEM de frequência extremamente baixa (Kesari et al., 2016). No estudo, células de neuroblastoma humano SH-SY5Y e células de glioma C6 de rato foram submetidas a EMF com frequência de 50 Hz e campos magnéticos de 10 ou 30 μT. O efeito genotóxico foi maior no grupo constituído por células SH-SY5Y tratadas com uma combinação de EMF e menadiona. No entanto, não foram observados efeitos estatisticamente significativos nas células C6 de rato no grupo apenas com EMF nem no grupo que consiste na sua combinação com menadiona. Ao mesmo tempo, não foram observados efeitos dos CEM na produção de superóxido citosólico induzido pela menadiona em células de neuroblastoma SH-SY5Y humano. O nível de superóxido citosólico foi significativamente maior em células C6 de rato expostas à combinação de menadiona e EMF.
Por outro lado, também há relatos indicando efeitos genotóxicos causados pela exposição a CEM de alta frequência, incluindo espectro EM de radiofrequência (D’Silva et al., 2017 ; Ferreira et al., 2006 ; Garaj-Vrhovac et al., 2011 ; Luukkonen et al., 2011 ; Luukkonen et al. ., 2009 ; Ursache et al., 2009). Ruediger H. analisou 101 estudos de efeito genotóxico induzido por CEM de radiofrequência (Ruediger, 2009). Em 49 dos relatórios foram estabelecidos efeitos genotóxicos, nenhum foi estabelecido em 42 e 8 relatórios apresentaram evidências de efeitos sinérgicos de agentes químicos ou físicos juntamente com CEM de radiofrequência.
Deve-se notar que a maioria dos estudos sobre os efeitos do DNA induzidos por CEM foram conduzidos em linfócitos do sangue periférico, o que pode ser explicado pela relativa conveniência, conteúdo de DNA e disponibilidade desses tipos de células humanas para experimentos. Por exemplo, linfócitos do sangue periférico humano foram utilizados para avaliar o impacto dos CEM de radiofrequência (900 e 1800 MHz; padrão GSM) emitidos por estações base de telefonia móvel no DNA e no status antioxidante de voluntários (Zothansiama et al., 2017) . A análise dos dados das amostras do grupo exposto aos CEM revelou maior frequência de micronúcleos, sugerindo que os CEM são capazes de induzir danos ao DNA. Em outro trabalho, Lantow et al. estudaram o efeito do EMF de radiofrequência de 1.800 MHz na indução de espécies reativas de oxigênio (ROS) e mudanças na expressão da proteína de choque térmico 70 (Hsp70) em monócitos e linfócitos humanos primários (Lantow et al., 2006). Os pesquisadores não encontraram diferença significativa entre grupos de controle positivo e células expostas a CEM de radiofrequência.
Franzelletti e colaboradores examinaram minuciosamente a capacidade dos CEM de alta frequência de causar quebras no DNA (Franzeletti et al., 2010). Os autores irradiaram células trofoblásticas (HTR-8/SVneo) com um EMF de onda contínua de 1,8 GHz, bem como vários sinais GSM (padrão de telefonia móvel). Foi revelado que os CEM de alta frequência causaram aumentos transitórios na fragmentação do DNA (separação das fitas de DNA em pedaços). Ao mesmo tempo, foi demonstrado que as células foram capazes de se recuperar após a exposição ao EM. Uma frequência semelhante (1,8 GHz) foi utilizada por Lasalvia et al. demonstrar a viabilidade de modificações bioquímicas em linfomonócitos do sangue periférico humano expostos a CEM de radiofrequência, incluindo a redução dos modos vibracionais ligados à estrutura do DNA (Lasalvia et al., 2018).
Panagopulus et al. detectou fragmentação de DNA induzida por EMF emitido por telefone celular (Panagopoulos et al., 2007). Os pesquisadores utilizaram Drosophila melanogaster como modelo biológico para estudar o efeito de EMF de sinais comuns de telefones celulares (GSM 900 MHz e DCS, padrões de 1800 MHz) na oogênese de Drosophila . Neste estudo, foi demonstrado que a radiação de ambos os tipos de sinais de telefones celulares induziu fragmentação do DNA e morte celular.
Um aumento de 8-oxo-2′-desoxiguanosina foi observado no fígado de coelhos expostos a sinais de RF semelhantes a GSM de 1800 MHZ (Guler et al., 2012). A 8-oxo-2′-desoxiguanosina é o principal produto da oxidação do DNA e pode ser considerada um importante contribuinte para a carcinogênese e o envelhecimento. Isto indica que ocorreu intensa oxidação do DNA e formação de radicais livres após exposição ao EM.
Em relação aos mecanismos subjacentes aos efeitos genéticos da exposição aos CEM, foi revelado que os CEM podem iniciar o deslocamento de elétrons no DNA, que é acompanhado pela transferência de elétrons (Blank e Goodman, 2008). O deslocamento afeta diretamente as ligações de hidrogênio, que são responsáveis pela integridade do DNA e pela geometria espacial do DNA. Como resultado, a cadeia de DNA sofre separação e transcrição.
Todos esses trabalhos indicam o papel dos CEM na indução e aumento da atividade dos radicais livres e no desencadeamento de processos oxidativos. No entanto, os bioefeitos observados dependem de várias condições, como estado oxidativo das células, nível de enzimas antioxidantes, tipo de célula e parâmetros de CEM aplicado (Lai e Singh, 2004; Nylund e Leszczynski, 2006; Phillips et al., 2009; Xu et al., 2013 ; Zhang et al., 2008).
Deve-se notar que o tipo de linhagem celular é um fator crucial que afeta os resultados da pesquisa sobre os efeitos biológicos induzidos por CEM. Uma série de estudos demonstraram que várias linhas celulares respondem de maneira diferente à exposição ao EM (Remondini et al., 2006 ; Schwarz et al., 2008 ; Xu et al., 2013). Também vale a pena notar que os parâmetros dos CEM são fatores importantes nos efeitos biológicos provocados pelos CEM, particularmente a forma e o tipo de onda dos CEM. Por exemplo, Campisi et al. compararam o efeito genotóxico de dois tipos de CEM (900 MHz): onda contínua não modulada (CW) e modulada em amplitude (AM) caracterizada por uma frequência de modulação (F m ) de 50 Hz e 100% de modulação. Os autores observaram aumento na produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e fragmentação de DNA, onde a onda modulada foi mais eficaz na indução de bioefeitos (Campisi et al., 2010). Efeito semelhante foi relatado por Franzellitti et al. (2010). Os autores demonstraram que a exposição dos trofoblastos ao sinal GSM modulado causou danos ao DNA, enquanto a irradiação das células pelo sinal de onda contínua da frequência portadora não afetou o DNA. Contrariamente a estes resultados, estudos conduzidos por Luukkonen et al. (2009) e Zhang et al. (2008) indicaram a eficácia da onda EM contínua no desencadeamento de danos no DNA e na expressão gênica. A discrepância dos resultados acima mencionados pode estar ligada à diferença nas linhas celulares e nos protocolos de exposição.
Além do aspecto biológico, o impacto da forma da onda eletromagnética no resultado dos experimentos também deve ser levado em consideração. Os efeitos biológicos de ondas quadradas e ondas senoidais em EMF de frequência extremamente baixa (50 Hz; intensidade de campo de 1 microT a 1mT) foram comparados experimentalmente por Wahab et al., onde linfócitos humanos foram utilizados como modelo celular (Wahab e outros, 2007). Foi revelado que as ondas quadradas foram mais eficazes do que as suas contrapartes sinusoidais na indução da troca de cromátides irmãs (assinatura de genotoxicidade).
O dano cromátide mediado por CEM foi tema de uma série de estudos nas últimas décadas. Khalil e Qassem relataram o efeito citogenético do EMF pulsante (50 Hz, 1,05 mT) em culturas de linfócitos humanos . Os resultados mostraram que a longa exposição de linfócitos ao EM (72 h) levou a uma supressão significativa da atividade mitótica , maior incidência de aberrações cromossômicas, incluindo um aumento na frequência de trocas de cromátides irmãs (Khalil e Qassem, 1991). Em contraste com este relatório, Heredia-Rojas et al. não detectaram nenhum impacto significativo de EMF sinusoidal de 60 Hz (densidades de 1,0, 1,5 e 2,0 mT) na frequência de trocas de cromátides irmãs em linfócitos humanos (Heredia-Rojas et al., 2001). Os achados semelhantes sobre a ausência de efeito do EMF de 50 Hz na integridade das cromátides foram relatados por Hone em el. (Hone et al., 2006).
No entanto, existe uma infinidade de publicações que indicam um potencial efeito genotóxico dos CEM que operam na banda de radiofrequência, em particular, um impacto da radiação dos telemóveis no ADN humano. Mazor et al. examinou os efeitos da exposição de linfócitos humanos a CEM de radiofrequência (800 MHz, onda contínua) na instabilidade genômica (Mazor et al., 2008). As taxas de absorção específicas (SARs) foram de 2,9 e 4,1 W/kg, o que está próximo dos níveis atuais estabelecidos pelas diretrizes da ICNIRP para telefones celulares. A exposição resultou num aumento dos níveis de aneuploidia. A aneuploidia é uma assinatura de anormalidade cromossômica, que tem sido fortemente associada a aborto espontâneo e defeitos congênitos em humanos. A nível celular, a aneuploidia tem sido associada ao mau funcionamento celular e à carcinogénese.
Em outro trabalho, também dedicado a estudos do impacto dos telefones celulares no DNA, linfócitos do sangue periférico humano foram expostos a CEM contínuo de 830 MHz, que está na faixa do padrão de telefonia GSM (Mashevich et al., 2003) . Foi detectado um aumento linear na aneuploidia do cromossomo 17 em função do valor SAR, indicando um efeito genotóxico dos CEM de radiofrequência.
Por outro lado, há também um grande conjunto de estudos que indicam nenhum efeito prejudicial da radiação emitida pelos telemóveis no DNA humano. Por exemplo, Danese et al. relataram uma ausência de efeitos biológicos nas quebras de fita dupla de DNA em linfócitos humanos expostos a CEM com frequência de 900 MHZ (Danese et al., 2017). Tal frequência tem sido comumente utilizada como uma frequência portadora para sistemas de telecomunicações que utilizam o protocolo padrão do Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM). Em outro estudo, Stronati et al. não observaram nenhum efeito genotóxico significativo de CEM com frequência de 935 MHZ (padrão GSM) e SAR 1–2 W/kg em linfócitos humanos (Stronati et al., 2006).
Williams e colaboradores expuseram culturas bacterianas de Salmonella enterica a CEM de baixa frequência (Williams et al., 2006). Os resultados do estudo não demonstraram sinais de aumento de danos no DNA. No entanto, a diferença morfológica entre células bacterianas e células normais de mamíferos deve ser levada em consideração. Diz respeito à diferença na estrutura geométrica do DNA, nos processos de transcrição e tradução, na organização das organelas e também no formato das células. Nesse contexto, resultados fornecidos por Williams et al. não pode ser extrapolado directamente para as linhas celulares de mamífero/humano.
A radiação proveniente de telemóveis que funcionam num outro protocolo padrão denominado «Sistema Universal de Telecomunicações Móveis» (UMTS) também foi investigada numa série de estudos. UMTS é um protocolo de comunicação amplamente utilizado que cobre cerca de 37% do UMTS do total de chamadas de voz. É o sistema mais comum para telefonia móvel na América do Norte, França, Grécia, Itália e Holanda (Langer et al., 2017). Schwarz et al. estudaram o efeito da radiação no padrão de frequência UMTS no contexto de potenciais riscos genotóxicos (Schwarz et al., 2008). Fibroblastos humanos e culturas de linfócitos humanos foram expostos a CEM com frequência de 1,950 MHz (padrão UMTS) abaixo do limite de segurança da taxa de absorção específica (SAR) de 2 W/kg. Os resultados demonstraram que a radiação UMTS causou danos ao DNA nos fibroblastos humanos, ao contrário dos linfócitos. Portanto, este tipo de CEM não foi genotóxico para os linfócitos.
Em um estudo recente com o objetivo de avaliar o potencial efeito genotóxico do EM do padrão UMTS de radiofrequência, células de glioblastoma humano foram submetidas a CEM em diferentes doses de SAR (0,25, 0,50 e 1,00 W/kg), na presença de mitomicina C (agente quimioterápico). (Al-Serori et al., 2017). Nenhuma evidência de efeito genotóxico foi encontrada. Recentemente, Sannino et al. também relataram efeitos adversos e benéficos da exposição de células de fibroblastos pulmonares de hamster chinês a EMF de radiofrequência com frequência de 1950 MHz (padrão UMTS) (Sannino et al., 2017).
4 . Campos eletromagnéticos não ionizantes e câncer no sangue
Aproximadamente 350.000 pessoas foram diagnosticadas com leucemia, um tipo de câncer do sangue/medula óssea, em todo o mundo em 2010. Nos Estados Unidos, houve 43.050 novos casos de leucemia e 21.840 mortes relacionadas à leucemia em 2010 (Jemal e outros, 2010). O câncer do sangue (leucemia, linfoma e mieloma) foi a causa da morte de aproximadamente 53.010 pessoas nos EUA em 2011. 6.590 novos casos foram diagnosticados em 2016 nos EUA (Terwilliger e Abdul- Hay, 2017). A leucemia por si só causa quase um terço de todas as mortes por câncer na população com menos de 15 anos (EUA).
A associação entre CEM e leucemia tem sido discutida há muito tempo nas últimas três décadas. Existem 51 relatórios sobre a ligação entre leucemia e CEM encontrados na base de dados Medline e 58 artigos publicados no sistema Web of Science (dados do início de 2018). Estas publicações, em primeiro lugar, estão relacionadas com tentativas epidemiológicas de analisar a potencial correlação da taxa entre cancros do sangue e exposição a diferentes tipos de CEM (Groenlândia et al., 2000 ; Kheifets e Shimkhada, 2005 ; Reid et al., 2011b ; Tabrizi e Hosseini, 2015 ; Valera et al., 2014 ; Wartenberg, 2001). A análise agrupada demonstrou um aumento duplo do risco de leucemia infantil como resultado de exposições a CEM de frequência extremamente baixa, juntamente com a consistência de estudos em diferentes países, tipos de desenho de estudo, métodos de avaliação de exposição e sistemas de transmissão e distribuição de energia (Schuz, 2011 ; Schuz e Ahlbom, 2008).
Kirschenlohr e colaboradores estudaram o efeito de CEM de frequência extremamente baixa (ELF –EMF) na expressão gênica no contexto de uma possível associação entre CEM e leucemia infantil em voluntários (homens, com idades entre 20 e 30 anos) (Kirschenlohr et al. , 2012 ). Nenhuma resposta genética correlacionada à exposição repetitiva a ELF-EMF foi encontrada. Embora os resultados revelem o caráter não prejudicial do ELF-EMF, eles podem ser considerados duvidosos, porque o estudo foi realizado na população adulta. Assim, não pode refletir corretamente a correlação entre a leucemia infantil e a radiação EMF.
Outro relatório sobre o risco de desenvolvimento de leucemia linfoblástica aguda na infância como resultado da exposição ocupacional dos pais a CEM de frequência extremamente baixa foi realizado com base em um estudo de caso-controle entre crianças com idade <15 anos na Austrália (Reid et al., 2011a , Reid e outros, 2011b). Os autores não encontraram associação entre exposição materna ou paterna a ELF de baixa frequência em qualquer momento antes do nascimento e risco de leucemia linfoblástica aguda na infância. Teepen e van Dijck avaliaram as evidências da relação entre CEM e leucemia infantil com base na análise dos dados epidemiológicos e biológicos disponíveis (Teepen e van Dijck, 2012). Os autores apontaram que a causa da leucemia infantil é multifatorial, e os CEM podem ser considerados um dos fatores de exposição ambiental.
Yang et al. analisaram os casos de leucemia aguda em relação a transformadores elétricos e linhas elétricas de energia (Yang et al., 2008). Os dados adquiridos indicam que existe associação entre linhas elétricas e o alelo XRCC1 Ex9 + 16A em pacientes com leucemia aguda infantil. Num outro estudo não foi estabelecida nenhuma relação direta entre a utilização de telemóveis e o risco de leucemia (Cooke et al., 2010). Rodriguez-Garcia e Ramos relataram uma correlação entre leucemia mieloblástica aguda e proximidade residencial de usina termelétrica (UTE) e linhas de alta potência (HPL) (Rodriguez-Garcia e Ramos, 2012). Os autores presumiram que morar perto de TPP e HPL aumentava o risco de desenvolvimento de leucemia mieloblástica aguda. Recentemente, um estudo de caso-controle de base populacional sobre a ligação entre a exposição residencial a campos magnéticos (de linhas de energia) e leucemia infantil foi conduzido por Kheifets et al. (2017) . Os autores relataram um ligeiro défice de risco em dois grupos de exposição intermédia e um pequeno excesso de risco no grupo de exposição mais elevada.
A associação entre exposição pré-natal e pós-natal a linhas de energia de alta tensão e leucemia linfoblástica aguda na infância também foi investigada por Tabrizi e Hosseini (2015) . Os resultados deste estudo transversal de caso-controle indicaram que a exposição pré-natal e infantil a linhas elétricas de alta tensão pode ser considerada o fator de risco ambiental mais importante.
Apesar das descobertas acima mencionadas e das informações disponíveis, o potencial carcinogênico dos CEM, particularmente seu espectro de radiofrequência, permanece incerto (Kocaman et al., 2018). A mesma situação pode ser extrapolada para o papel dos CEM na indução de cancros do sangue, incluindo a leucemia. A crescente evidência de estudos in vitro e in vivo deve ser verificada por investigação epidemiológica abrangente, independente, multicentral e rigorosa.
Entre os relatos sobre o possível impacto prejudicial dos CEM nas células sanguíneas, há também interesse em aproveitar os CEM como modalidade terapêutica (Saliev et al., 2014b ; Vadala et al., 2016). Por exemplo, Kaszuba-Zwoińska et al. demonstraram um potencial de exploração de EMF pulsado de baixa frequência (PEMF) para induzir apoptose em células sanguíneas cancerígenas humanas (Kaszuba-Zwoinska et al., 2015).
5 . Efeito de campos eletromagnéticos não ionizantes na reprodução e fertilidade
As últimas décadas foram marcadas por um interesse crescente na compreensão do efeito dos CEM na reprodução humana (Bernabo et al., 2010 ; Celik et al., 2012 ; Fejes et al., 2005 ; Ozguner et al., 2005 ; Wdowiak et al. , 2007). Um dos motivos de preocupação foi a possibilidade de risco de exposição constante a campos electromagnéticos nos órgãos reprodutivos, especialmente nos testículos, a partir de telemóveis, que normalmente são transportados ao nível da cintura. Muitos estudos demonstraram o efeito dos CEM em altas e baixas frequências no esperma humano (Agarwal et al., 2009 ; Avendano et al., 2012 ; Chavdoula et al., 2010 ; De Iuliis et al., 2009 ; Desai et al. , 2009 ; Hong et al., 2005 ; Iorio et al., 2011 ; Panagopoulos, 2012 ; Tas et al., 2013). Na maioria desses estudos, o foco foi colocado no exame da motilidade espermática após exposição a CEM.
Agarwal et al. conduziram um estudo sobre os efeitos biológicos induzidos pela radiação do telefone celular no sêmen humano ejaculado (Agarwal et al., 2009). O sêmen foi submetido à radiação do telefone celular em “modo de conversação”. Este estudo revelou que a exposição do sêmen aos CEM levou à diminuição da motilidade e viabilidade dos espermatozoides, acompanhada pelo aumento do nível de ERO e diminuição da capacidade antioxidante total. No trabalho de De Iuliis et al. espermatozóides humanos (células de gametas haplóides masculinos ) foram submetidos a EMF de radiofrequência a uma frequência de 1,8 GHz e taxas de absorção específica (SAR) de 0,4 a 27,5 W/kg, o que reflete características de telefones celulares padrão (De Iuliis et al., 2009). Os espermatozóides são células especializadas altamente complexas, projetadas para sobreviver a uma longa e perigosa jornada desde o local da inseminação até a parte superior do trato reprodutivo feminino, onde ocorre a fertilização. Os resultados indicaram que tal exposição levou à formação de ERO que diminuíram a motilidade juntamente com a vitalidade, mas aumentaram a formação de adutos de DNA .
Nahla Al-Bayyari estudou o efeito do uso do telefone celular na qualidade do sêmen e na fertilidade masculina ( Al-Bayyari, 2017 ). Não foi encontrada diferença estatisticamente significativa entre os grupos (usuários ativos vs. usuários moderados de telefones celulares) em relação aos parâmetros de qualidade do esperma relacionados ao uso do telefone celular. Porém, foram detectadas diferenças estatísticas nas frequências de concentração espermática, volume, viscosidade, tempo de liquefação e médias de espermatozoides imóveis e morfologia anormal. O estudo realizado por Hagras et al. (2016) mostraram diminuição da razão de motilidade e do percentual de motilidade progressiva em pacientes com uso diário prolongado de telefone celular.
Como alternativa aos estudos humanos sobre os efeitos dos CEM na reprodução, vários modelos animais também têm sido intensamente utilizados nas últimas décadas. Celik et al. utilizaram ratos machos Wistar-Kyoto para exposição à radiação de telefone celular seguida de análise morfológica e microscópica (Celik et al., 2012). Os pesquisadores não encontraram uma diferença significativa entre os parâmetros nos testículos do grupo exposto e do grupo não exposto. Mas a análise ultraestrutural (MEV) mostrou um crescimento da espessura da membrana própria e da quantidade de fibra de colágeno. Também foi observado um número aumentado de mitocôndrias e estruturas celulares eletrodensas. Isso indica que os testículos reagem à exposição ao EM através da reorganização morfológica.
Nisbet e colaboradores também utilizaram um modelo de rato macho para o estudo dos efeitos da exposição de todo o corpo a CEM na reprodução (Ozlem Nisbet et al., 2012). Eles relataram um aumento no nível de testosterona em ratos expostos à radiação de 1.800 MHz e 900 MHz em comparação com animais de controle. A motilidade e concentração dos espermatozóides foram significativamente maiores nos grupos expostos. Tais descobertas podem ser consideradas como um bioefeito positivo dos CEM na função reprodutiva.
Ao contrário das descobertas de Nisbet et al., Al-Damegh mostrou que os CEM tiveram um efeito negativo na arquitetura testicular e na atividade enzimática do sangue (Al-Damegh, 2012). Da mesma forma, Odaci et al. investigaram o impacto da exposição pré-natal de ratas grávidas a um CEM de frequência de 900 MHz (Odaci et al., 2016). A exposição levou a um aumento no índice apoptótico, oxidação do DNA e redução da motilidade e vitalidade dos espermatozoides. Células germinativas imaturas no lúmen do túbulo seminífero e alterações no epitélio do túbulo seminífero e na estrutura do túbulo seminífero também foram detectadas em testículos de ratos recém-nascidos como resultado da exposição pré-natal a CEM de 900 MHz.
O efeito da radiação de longo prazo de telefones celulares (1800 MHz) na reprodução feminina e no estresse oxidativo em camundongos foi investigado por Shain et al. (Shahin et al., 2017). Os dados do estudo indicaram que a radiação do telefone móvel é capaz de aumentar os níveis de espécies reativas de oxigênio (ROS), óxido nítrico, peroxidação lipídica, conteúdo de carbonila total e corticosterona sérica juntamente com a diminuição de enzimas antioxidantes, ovário e útero. Número reduzido de folículos em desenvolvimento e maduros, corpo lúteo, baixo nível de gonadotrofinas hipofisárias, esteróides sexuais e diminuição da expressão de SF-1, StAR, P-450scc, 3β-HSD, 17β-HSD, citocromo P-450 aromatase , ER-α e ER-β foram detectados nos grupos expostos a CEM (1800 MHz). Estes dados atestam o impacto prejudicial da radiação dos telemóveis na fertilidade feminina.
Turedi e colaboradores relataram a interrupção da função folicular ovariana, incluindo degeneração folicular, vasocongestão, baixo nível de aumento do tecido fibrótico estromal e vacuolização citoplasmática, como resultado da exposição pré-natal de ratas grávidas a um campo eletromagnético contínuo de 900 MHz (Turedi et al., 2016). Safian e colaboradores examinaram minuciosamente o impacto da radiação de telefones celulares (900 MHz, modo GSM) na sobrevivência de embriões pré-implantados em camundongos (Safian et al., 2016). Os resultados do estudo demonstraram que a taxa de sobrevivência embrionária foi semelhante nos grupos expostos e não expostos aos CEM. Mas a percentagem de embriões mortos foi maior no grupo exposto a CEM em comparação com o grupo não exposto. Em outro estudo, Suzuki et al. estudou a influência do CEM de radiofrequência (banda larga de 1,95 GHz) na fertilização e no desenvolvimento embrionário em camundongos (Suzuki et al., 2017). Os pesquisadores descobriram que as taxas de fertilização, embriogênese e formação de blastocistos não mudaram significativamente em grupos expostos e não expostos a CEM, indicando a segurança potencial da exposição a EM de radiofrequência. No entanto, estas descobertas não podem comprovar verdadeiramente a segurança dos CEM para os seres humanos, porque o estudo foi realizado apenas em modelos animais.
A diferença de efeitos na capacidade reprodutiva de insetos de CEM modulados e não modulados foi examinada por Panagopoulos. Dados experimentais mostraram que a exposição ao sinal GSM 900 MHz não modulado levou a uma diminuição na capacidade de reprodução do inseto, enquanto o sinal GSM 900 MHz modulado causou uma diminuição na reprodução. Foi claramente demonstrado que o sinal GSM modulado (modo ‘falar’) teve um impacto mais significativo na oogênese dos insetos. Além disso, os efeitos biológicos dos sinais GSM-900 MHz e GSM-1800 MHz foram estudados e comparados usando o mesmo modelo biológico . Foi detectada uma queda na capacidade reprodutiva para ambos os tipos de radiação GSM. O trabalho de Panagopulus concorda com outros relatórios sobre a influência da radiação do telefone celular nas funções reprodutivas e na embriogênese (Forgacs et al., 2006 ; Ozguner et al., 2005 ; Tas et al., 2013 ; Wdowiak et al., 2007) . Um estudo recente realizado por Manta et al., (2014) demonstrou um aumento de espécies reativas de oxigênio nos ovários de Drosophila após exposição a campos de radiofrequência . Isto pode explicar os efeitos descritos acima (Manta et al., 2014).
Tsybulin e colaboradores investigaram o efeito do EMF (sinal GSM 900 MHz) no desenvolvimento embrionário de codornas japonesas (Coturnix japonica) (Tsybulin et al., 2012). O modo “conexão” controlado por computador foi utilizado para exposição de óvulos fertilizados à radiação (intensidade máxima 0,2 μW/cm 2). Os ovos expostos demonstraram um efeito facilitador dos CEM na embriogênese, o que poderia ser explicado pela atividade das EROs. Apesar de estas descobertas serem intrigantes no contexto da estimulação do desenvolvimento embrionário, ainda não existem provas sólidas sobre o potencial mutagénico e teratogénico dos CEM para os seres humanos.
6 . Resumo e perspectivas
Atualmente, as aplicações e o uso da tecnologia sem fio estão se expandindo rapidamente devido à constante demanda pública por um aumento na velocidade, disponibilidade e qualidade da informação transferida. A largura de banda das frequências EM utilizadas para dispositivos sem fio (padrão IEEE 802.11) cobre um amplo diapasão. Para telefones celulares, a faixa de frequência é de 900–1800 MHz para o padrão 3G, para 4G a frequência é de 2–8 GHz e até 60 Hz de frequência portadora para 5G. Em relação aos corredores de frequências para sistemas Wi-Fi, cada país desenvolveu e aprovou seus próprios padrões para bandas de canais Wi-Fi. Em geral, cobre frequências que variam de 2,4 GHz a 60 GHz (banda ISM).
Além da radiação direta de dispositivos individuais, como telefones celulares, os seres humanos também estão expostos aos campos eletromagnéticos provenientes de estações básicas de rádio, eletricidade e telecomunicações. Abrange a radiação de roteadores Wi-Fi domésticos e de escritório, incluindo situações em que zonas Wi-Fi (de poucas fontes) estão sobrepostas em um determinado local. Assim, cada pessoa está potencialmente exposta a várias fontes de CEM ao mesmo tempo.
Além dos relatórios da Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC), datados de 2011, classificando os CEM de radiofrequência como Grupo 2B (possível carcinógeno humano), há um número sólido de relatórios indicando efeitos não térmicos prejudiciais mais profundos à saúde (Abramson et al., 2009 ; Akdag et al., 2016 ; Fragopoulou et al., 2012 ; Hardell et al., 2010 ; Nittby et al., 2009 ; Sudão et al., 2016). A posição rígida da OMS e da IARC desencadeou a formação de grupos e associações de pesquisa internacionais alternativos, como o Comitê BioInitiative (Hardell, 2017). Ambos os lados criticam-se mutuamente, apontando o preconceito, a falta de equilíbrio e a elevada selectividade na análise dos dados.
Embora um esforço significativo de investigação e relatórios publicados tenham demonstrado a capacidade dos CEM para provocar danos no ADN, ainda não existem provas suficientes para fornecer uma prova irrevogável do seu potencial carcinogénico e mutagénico para os seres humanos. Neste estágio atual, há uma série de estudos in vitro e in vivo sobre a indução de estresse oxidativo e fragmentação de DNA por vários tipos de CEM. Mas deve-se levar em conta o fato de que a maioria dos estudos que alegam uma ameaça potencial dos CEM para a saúde foram realizados utilizando cultura de células (condições in vitro) ou modelos animais (in vivo). Portanto, torna problemático fazer uma extrapolação direta dos dados obtidos para humanos.
No que diz respeito aos estudos em humanos, devido a evidentes problemas técnicos e éticos, a maior parte do trabalho de investigação baseou-se em investigação e observação epidemiológica. Tais discrepâncias dificultam uma avaliação imparcial das consequências da exposição aos CEM para a saúde. Esta questão requer uma abordagem mais abrangente e sem preconceitos, que deverá incluir investigação experimental multidisciplinar e multicêntrica, juntamente com estudos populacionais de longo prazo realizados por laboratórios independentes.
Deve-se também notar que, na situação real, os seres humanos estão frequentemente sujeitos simultaneamente a campos eletromagnéticos provenientes de diferentes fontes. Portanto, os efeitos biológicos dos CEM de múltiplas fontes e multifrequências ainda precisam ser explorados e totalmente compreendidos. Até à data, não existe qualquer informação disponível sobre o efeito acumulativo dessa exposição combinada.
Em contraste com os efeitos nocivos relatados, os CEM também podem ser aproveitados para o tratamento de diferentes patologias. Em particular, os CEM não ionizantes poderiam ser empregados para a indução direcionada de apoptose (“morte celular programada”) e permeabilidade da membrana (torná-la aceitável para medicamentos) no tratamento do câncer devido à não invasividade e à alta capacidade de penetração.
A maioria dos dados publicados sobre os efeitos benéficos dos CEM está relacionada com as aplicações de CEM pulsados (PEMF) e de baixa intensidade. Esses tipos de CEM têm uma longa história de uso biomédico e têm sido tema de extensa pesquisa desde a invenção da eletricidade. Recentemente, numa série de estudos foi demonstrado que os PEMFs têm um elevado potencial terapêutico para o tratamento de problemas articulares e ósseos (Ceccarelli et al., 2013 ; Chen et al., 2010 ; De Mattei et al., 2009 ; Fini et al., 2009 ; Fini et al. , 2005 ; Johnson et al., 2001 ; Kapi et al., 2015 ; Luo et al., 2012 ; Manjhi et al., 2013 ; Miyagi et al., 2000 ; Ongaro et al., 2012 ; Park et al., 2013 ; Wang et al., 2014 ; Xie et al., 2016 ; Zhong et al., 2012), reparo de tecidos (Zou et al., 2017), cicatrização de feridas (Callaghan et al., 2008), gerenciamento de câncer (Tatarov et al., 2011 ; Zimmerman et al., 2012) e modulação da secreção de citocinas (Gomez-Ochoa et al., 2011). Além disso, os CEM mostraram um enorme potencial para o tratamento de diversas patologias neurológicas, como Alzheimer, Parkinson, Esclerose Múltipla e outras (Arendash et al., 2012 ; Capelli et al., 2017 ; Jeong et al., 2015 ; Morberg et al., 2017). ; Sandyk, 1996).
As aplicações biomédicas de CEM podem ser expandidas para seu uso combinado com nanoplataformas responsivas a estímulos de diferentes origens. Além disso, a natureza da radiação EM permite sua aplicação conjunta com diversas modalidades farmacológicas, genéticas, químicas e outras modalidades físicas, a fim de alcançar sinergia e otimização do efeito curativo (Bajic et al., 2009; Rosado et al., 2018; Saliev et al., 2009; Rosado et al., 2018; Saliev et al . , 2009) . al., 2014a , 2014b ; Zimmerman et al., 2013). A lista dos estudos que indicam um potencial efeito terapêutico dos CEM é fornecida na Tabela 2 .
Houve uma mudança de paradigma, da situação em que os CEM eram percebidos unilateralmente como uma força negativa ‘obscura’, para uma nova compreensão dos CEM como uma plataforma versátil para aplicações clínicas nas últimas décadas (Fig. 2) . É fácil prever o surgimento de tais tecnologias portáteis baseadas em CEM num futuro próximo. Pode-se esperar, em particular, o rápido crescimento de novos sistemas para diagnóstico rápido baseados nas mais recentes conquistas em programação e aprendizado de máquina que aproveitam os CEM para triagem não invasiva e coleta de dados sobre processos em andamento no organismo. Isto contribuiria para o desenvolvimento de um novo modelo de telemedicina que englobasse uma interacção remota “paciente-médico” e a troca de informações médicas entre profissionais. Também facilitaria a recolha e análise de dados sobre saúde pública pelas instituições autorizadas. Até à data, esta tarefa tem sido aliviada por uma rápida disseminação de aplicações relacionadas com a saúde instaláveis em dispositivos portáteis de comunicação móvel, como telefones e tabs (Zhao et al., 2016). Contudo, o perigo potencial da radiação EM emitida por aparelhos de telecomunicações continua a ser um problema para muitos clientes e instituições públicas em todo o mundo. Assim, o desenvolvimento de sistemas terapêuticos baseados em CEM deve ser acompanhado por estudos paralelos intensivos sobre o impacto dos CEM nas funções vitais dos sistemas biológicos e na carcinogenicidade.
Biological effects of non-ionizing electromagnetic fields - Two sides of a coin